Системы стройматериалов

Из неорганических вяжущих веществ, заполнителей, наполнителей и химических добавок в промышленности разработан широкий спектр строительных материалов и изделий. Ниже приведены некоторые материалы и изделия, имеющие особенно большое значение в современной индустрии.

Бетон

Бетон является строительным материалом, наиболее часто используемым в настоящее время. Только в 2000 году было изготовлено около 5 млрд. м³ бетона.

Бетон изготавливается из цемента, заполнителей, химических и минеральных примесей и воды. Реактивная часть бетона это цементная паста. Свойства бетона как строительного материала, таким образом, в значительной степени определяется свойствами цементного теста. Получение и свойства цемента описаны в разделе 1.1.

При изготовлении бетона используются также активные добавки из тонкого или грубого песка, кварцевого порошка или гравия. Смесь цемента, воды и заполнителей с размером частиц менее 4 мм, называется раствором. Бетон также содержит крупный заполнитель – гравий или щебень - куски с размером зерен до 32 мм.

Применяются минеральные добавки, такие как, например, грунт или гранулированный доменный шлак. Летучую золу или микрокремнезем в бетон добавляют для повышения его качества.

Химические добавки придают бетону необходимые выгодные свойства, такие как текучесть, снижение водопотребности, замедление или ускорение схватывания и твердения, создание воздушной пористости и предотвращение сегрегации и оседания.

Прочность бетона зависит от качества его компонентов, размера зерен вяжущего, расхода цемента, условий твердения, степени уплотнения и гомогенности смеси. Физико-химические процессы твердения цемента в значительной степени зависят от гидравлической активности клинкера, тонкости помола цемента, зернового распределения размеров частиц цемента и количества воды затворения. В общем случае, мелко измельченный цемент и низкое соотношение вода/цемент (В/Ц) обеспечивают высокую прочность бетона на сжатие. Типичное водоцементное отношение В/Ц бетона находятся в диапазоне от 0,40 до 0,70. Соотношение В/Ц ниже 0,30 не обеспечивает достаточного количества воды для полной гидратации цемента. Основы конкретной технологии получения качественного бетона описаны в справочнике [232, 233]. Хороший обзор существенных научных аспектов бетона приведен в поздних публикациях [234]. Она содержит многочисленные ссылки для тех, кто занимается коллоидными аспектами процессов гидратации цементных смесей, микроструктурой бетона. Можно найти сведения о прочности бетона на основе цемента, бетона высокой прочности с добавками органо-неорганических композитов.

Около 75% бетона в настоящее время используется сборного железобетона. Из-за их чрезвычайной важности, эти два материала описаны более подробно ниже. В последние годы интенсивное развитие находит высокоинновационный строительный материал - так называемый "Самоуплотняющийся бетон". Его необычные свойства были обусловлены использованием инновационных суперпластификаторов поликарбоксилатной базы (см. 2.2.2). Самоуплотняющийся бетон является типичным примером текущей тенденции в строительной химии для получения высокоэффективных материалов путем объединения связующего и технологии присадок (добавок).